JP4413031B2 - Beam position monitor and beam position measuring method - Google Patents

Beam position monitor and beam position measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP4413031B2
JP4413031B2 JP2004039079A JP2004039079A JP4413031B2 JP 4413031 B2 JP4413031 B2 JP 4413031B2 JP 2004039079 A JP2004039079 A JP 2004039079A JP 2004039079 A JP2004039079 A JP 2004039079A JP 4413031 B2 JP4413031 B2 JP 4413031B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond layer
diamond
electrode
signal extraction
beam position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004039079A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005229077A (en
Inventor
和志 林
弘行 高松
憲一 井上
武史 橘
嘉宏 横田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2004039079A priority Critical patent/JP4413031B2/en
Publication of JP2005229077A publication Critical patent/JP2005229077A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4413031B2 publication Critical patent/JP4413031B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

本発明は紫外線、X線及び加速粒子等のエネルギーが高いビームの位置を測定するビーム位置モニタ及びビーム位置測定方法に関し、特に、ダイヤモンド膜を使用したビーム位置モニタ及びビーム位置測定方法に関する。   The present invention relates to a beam position monitor and a beam position measuring method for measuring the position of a beam having high energy such as ultraviolet rays, X-rays, and accelerated particles, and more particularly to a beam position monitor and a beam position measuring method using a diamond film.

近時、短波長の紫外線レーザビームを発生するエキシマレーザが、微細パターンを形成するため、半導体の微細加工に使用されており、そのビーム中心位置を短時間で、且つ容易に測定する方法が求められている。また、顕微鏡の高空間分解能化に伴い、顕微鏡の光源に紫外線が使用されるようになり、その光軸合わせ等のために、紫外線を短時間で、且つ容易に測定する方法が求められている。更に、医療分野及び材料分野の研究においても、ビーム状の紫外線及びX線を発生するシンクトロン放射光設備、及び素粒子研究のための加速器設備等の一般利用が検討されているが、このような設備では、ビーム位置を正確に測定することが重要であり、これらの分野においても、同様の要求が高まっている。しかしながら、紫外線、X線及び加速粒子等の高エネルギービームは、肉眼で確認することができないため、光学系及びビーム系を調整する時間が長くなり、人体に悪影響を及ぼす虞がある。   Recently, an excimer laser that generates an ultraviolet laser beam with a short wavelength has been used for microfabrication of a semiconductor to form a fine pattern, and a method for easily measuring the center position of the beam in a short time is required. It has been. In addition, with the increase in the spatial resolution of a microscope, ultraviolet light is used as a light source for a microscope, and a method for easily measuring ultraviolet light in a short time is required for alignment of the optical axis. . Furthermore, in the research in the medical field and the material field, the general use of synchrotron radiation equipment that generates beam-like ultraviolet rays and X-rays and accelerator equipment for elementary particle research is being considered. In such equipment, it is important to accurately measure the beam position, and similar demands are increasing in these fields. However, since high energy beams such as ultraviolet rays, X-rays, and accelerated particles cannot be confirmed with the naked eye, it takes a long time to adjust the optical system and the beam system, which may adversely affect the human body.

従来、レーザビームの位置の測定には、半導体等を使用した位置検出素子(PSD:Position Sensitive Detector)が使用されている(例えば、特許文献1参照)。図9は従来のPSDを模式的に示す斜視図であり、図10は特許文献1に記載のPSDを示す分解斜視図である。図9に示すように、従来のPSDにおいては、CdTe又はHgI等からなる化合物半導体基板110の一方の面上に、複数の短冊状の第1の抵抗層111が相互に平行に形成されており、化合物半導体基板110の他方の面上には、第1の抵抗層111が延びる方向に対して垂直な方向に延びる複数の短冊状の第2の抵抗層112が相互に平行に形成されている。そして、各抵抗層の一端から取り出される電荷を抵抗回路網113及び114において分割し、x方向及びy方向共に夫々2個のアンプに導き、その出力差から位置情報を得ている。 Conventionally, a position detection element (PSD: Position Sensitive Detector) using a semiconductor or the like is used for measuring the position of a laser beam (for example, see Patent Document 1). FIG. 9 is a perspective view schematically showing a conventional PSD, and FIG. 10 is an exploded perspective view showing the PSD described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, in a conventional PSD, a plurality of strip-shaped first resistance layers 111 are formed in parallel to each other on one surface of a compound semiconductor substrate 110 made of CdTe or HgI 2 or the like. On the other surface of the compound semiconductor substrate 110, a plurality of strip-shaped second resistance layers 112 extending in a direction perpendicular to the direction in which the first resistance layer 111 extends are formed in parallel to each other. Yes. Then, the electric charges taken out from one end of each resistance layer are divided by the resistance networks 113 and 114, led to two amplifiers in both the x direction and the y direction, and position information is obtained from the output difference.

一方、図10に示す特許文献1に記載のPSDは、化合物半導体基板110の一方の面上に、共通のバイアス電極115が設けられ、他方の面上にマトリクス状に配置された複数個の信号取り出し用電極116が設けられている。そして、この信号取り出し用電極116は、FET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)が形成された基板118を介して、各行毎及び各列毎に1個ずつ設けられたアンプ117に接続されている。このPSDは、放射線等のレーザ光が入射すると、化合物半導体基板110の表面に電荷が発生し、その信号を信号取り出し用電極116からアンプ117へと出力して、レーザ光の入射位置を算出する。   On the other hand, the PSD described in Patent Document 1 shown in FIG. 10 has a plurality of signals arranged in a matrix on the other surface, with a common bias electrode 115 provided on one surface of the compound semiconductor substrate 110. An extraction electrode 116 is provided. The signal extraction electrode 116 is connected to an amplifier 117 provided for each row and for each column via a substrate 118 on which a field effect transistor (FET) is formed. . In this PSD, when a laser beam such as radiation is incident, a charge is generated on the surface of the compound semiconductor substrate 110, and the signal is output from the signal extraction electrode 116 to the amplifier 117 to calculate the incident position of the laser beam. .

しかしながら、このような構成の従来のPSDを、高エネルギービームの位置測定に適用した場合、以下に示すような問題点がある。第1の問題点は、従来のPSDは、高エネルギービームを長時間監視すると、ビームダメージが増加して、検知部の感度が劣化したり、発熱による破壊を引き起こしたりするということである。このような問題点は、特に、紫外線領域からX線領域の極めて強い光を発生する放射光施設において深刻である。更に、第2の問題点は、前述の特許文献1に記載のPSDは、出力を分割するための回路部分を測定領域の近傍に設けなければならないため、回路が高エネルギービームにより損傷する虞があるということである。   However, when the conventional PSD having such a configuration is applied to position measurement of a high energy beam, there are the following problems. The first problem is that when a conventional PSD monitors a high energy beam for a long time, the beam damage increases, the sensitivity of the detection unit is deteriorated, or destruction due to heat generation is caused. Such a problem is particularly serious in a synchrotron radiation facility that generates extremely strong light from the ultraviolet region to the X-ray region. Furthermore, the second problem is that the PSD described in the above-mentioned Patent Document 1 must be provided with a circuit portion for dividing the output in the vicinity of the measurement region, so that the circuit may be damaged by the high energy beam. That is.

前述の問題点を解決するため、放射線及び紫外線に対して優れた耐久性を持つダイヤモンド膜を使用した位置モニタが提案されている(例えば、特許文献2及び非特許文献1参照)。非特許文献1に記載の紫外線位置モニタは、従来のダイヤモンド薄膜を使用した紫外線センサをベースにしており、高抵抗ダイヤモンド上に検知用の電極が複数個形成されている。この紫外線位置モニタは、各電極からの出力を測定して比較することにより、ビーム位置を検知している。   In order to solve the above-described problems, a position monitor using a diamond film having excellent durability against radiation and ultraviolet rays has been proposed (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 1). The ultraviolet position monitor described in Non-Patent Document 1 is based on an ultraviolet sensor using a conventional diamond thin film, and a plurality of detection electrodes are formed on a high resistance diamond. This ultraviolet ray position monitor detects the beam position by measuring and comparing the output from each electrode.

また、特許文献2に記載の放射光位置モニタは、前述の半導体を使用した従来のPSDと同様の原理で、放射光の位置を測定する位置モニタである。図11(a)は特許文献2に記載の放射光位置モニタの構造を示す平面図であり、図11(b)はその断面図である。図11(a)及び(b)に示すように、この放射光位置モニタは、円盤状のダイヤモンド板101の中心部に孔102が設けられており、ダイヤモンド板101の両面には孔102から外周部に向かって、半導体ダイヤモンド膜からなる扇状のダイヤモンド電極104が、片面に4個ずつ形成されている。なお、このダイヤモンド電極104は、夫々ダイヤモンド板101を挟んで対向する位置に配置されており、各ダイヤモンド電極104の表面上には、夫々金属電極103が形成されている。即ち、ダイヤモンド板101上には、4対のダイヤモンド電極104と、4対の金属電極103とが形成されている。   The radiation light position monitor described in Patent Document 2 is a position monitor that measures the position of the radiation light based on the same principle as that of the conventional PSD using the semiconductor described above. FIG. 11A is a plan view showing the structure of the synchrotron radiation position monitor described in Patent Document 2, and FIG. 11B is a cross-sectional view thereof. As shown in FIGS. 11A and 11B, this synchrotron radiation position monitor is provided with a hole 102 in the center of a disk-shaped diamond plate 101, and an outer periphery from the hole 102 on both sides of the diamond plate 101. Four fan-shaped diamond electrodes 104 made of a semiconductor diamond film are formed on each side toward the portion. The diamond electrodes 104 are arranged at positions facing each other across the diamond plate 101, and a metal electrode 103 is formed on the surface of each diamond electrode 104. That is, four pairs of diamond electrodes 104 and four pairs of metal electrodes 103 are formed on the diamond plate 101.

上述の如く構成された特許文献2に記載の放射光モニタは、放射光の位置を測定する際は、ダイヤモンド板101の表面が放射光の出射方向に対して垂直で、且つ放射光が孔102を通過するように配置される。放射光は、その断面の中心部が最も強く、中心部から離れるに従い光強度が低下する。従って、強度が強い中心部の光は孔102を通過し強度が低い周辺部の光がダイヤモンド板101に照射される。これにより、ダイヤモンド板101の放射光が照射された領域に多数の電子及び正孔が発生し、これらの電子及び正孔はダイヤモンド電極104に集められる。そこで、各ダイヤモンド電極104に設けられた金属電極103に流れる電流を測定することにより、放射光の強度を測定することができる。また、放射光が、光強度が最も強い位置を中心にして点対称に広がった形状である場合、ダイヤモンド板101の表面側及び裏面側に設けられたダイヤモンド電極104に流れる電流の分布からその重心位置を算出することにより、放射光の中心位置を検出することができる。   In the synchrotron radiation monitor described in Patent Document 2 configured as described above, when measuring the position of the synchrotron radiation, the surface of the diamond plate 101 is perpendicular to the emission direction of the synchrotron radiation and the synchrotron radiation is in the hole 102. Arranged to pass through. The center of the cross section of the emitted light is strongest, and the light intensity decreases as the distance from the center increases. Therefore, the central portion having high intensity passes through the hole 102 and the peripheral portion having low intensity is irradiated onto the diamond plate 101. As a result, a large number of electrons and holes are generated in the region of the diamond plate 101 irradiated with the emitted light, and these electrons and holes are collected on the diamond electrode 104. Therefore, by measuring the current flowing through the metal electrode 103 provided on each diamond electrode 104, the intensity of the emitted light can be measured. Further, when the radiated light has a shape spreading in a point-symmetric manner around the position where the light intensity is strongest, the center of gravity is determined from the distribution of current flowing through the diamond electrode 104 provided on the front surface side and the back surface side of the diamond plate 101 By calculating the position, the center position of the emitted light can be detected.

特許第2621159号公報Japanese Patent No. 2621159 特開平8−297166号公報JP-A-8-297166 S. P. Lansley、外6名,「Imaging deep UV with diamond-base systems」,“Diamond and Related Materials”,2002年,第11巻,p.433−436S. P. Lansley, 6 others, “Imaging deep UV with diamond-base systems”, “Diamond and Related Materials”, 2002, Vol. 11, p. 433-436

しかしながら、前述の従来の紫外光又は放射光用の位置モニタを使用し、紫外線又は軟X線等のビームの中心位置を検出する場合、以下に示す問題点がある。即ち、非特許文献1に記載の従来の紫外線位置モニタは、電極毎に配線が必要であるため、位置検出分解能を向上させるためには相当数の配線が必要となり、現実的ではない。また、この紫外線位置モニタは、各電極から得られた信号を基に位置を推定するため、ダイヤモンドが不均一等の理由から各検出部の感度に差が場合、出力値にばらつきが生じ、誤差の原因になる。   However, when the above-described conventional position monitor for ultraviolet light or radiation light is used to detect the center position of a beam such as ultraviolet light or soft X-ray, there are the following problems. That is, since the conventional ultraviolet position monitor described in Non-Patent Document 1 requires wiring for each electrode, a considerable number of wirings are required to improve the position detection resolution, which is not realistic. In addition, this UV position monitor estimates the position based on the signals obtained from each electrode, so if there is a difference in the sensitivity of each detector due to non-uniformity of the diamond, the output value will vary and errors will occur. Cause.

また、特許文献2に記載の従来の放射線位置モニタは、ビームの中心位置を検出するために、ダイヤモンド板101を挟んで対向するダイヤモンド電極104間に流れる光起電力を測定するが、この放射線位置モニタのビームに対する感度は、測定部のダイヤモンドの質に影響される。このため、電子及び正孔が発生するダイヤモンド板の膜質が不均一であると、空間的にばらつきが生じ、ビームが位置モニタに対称に照射されていても、各電極からの出力が等しくならないことがある。   In addition, the conventional radiation position monitor described in Patent Document 2 measures the photovoltaic force flowing between the diamond electrodes 104 facing each other across the diamond plate 101 in order to detect the center position of the beam. The sensitivity of the monitor to the beam is affected by the diamond quality of the measurement section. For this reason, if the film quality of the diamond plate on which electrons and holes are generated is non-uniform, spatial variations will occur, and the output from each electrode will not be equal even if the beam is irradiated symmetrically to the position monitor. There is.

更に、従来のビーム位置の測定方法は、放射光の一次側のように径が十分に大きい光源から照射されたビームは測定することができるが、加工用エキシマレーザ及び紫外線顕微鏡の光源等のように、集光された紫外線光源測定する場合、1つの電極にのみビームが照射され、1つの電極からしか信号が出力されないため、計算によりその位置を求めることができないという問題点がある。この問題点は、電極対の数を増やして位置分解能を向上させることにより解決することができるが、そのためには、電極対の数だけ信号取り出し線と信号増幅用のプリアンプが必要になるため、現実的ではない。   Further, the conventional beam position measurement method can measure a beam irradiated from a light source having a sufficiently large diameter, such as the primary side of the emitted light, but such as a light source for a processing excimer laser and an ultraviolet microscope. In addition, when measuring the collected ultraviolet light source, there is a problem that the position cannot be obtained by calculation because a beam is irradiated to only one electrode and a signal is output from only one electrode. This problem can be solved by increasing the number of electrode pairs and improving the position resolution, but for that purpose, as many signal extraction lines and signal amplification preamplifiers as the number of electrode pairs are required. Not realistic.

更にまた、従来の位置モニタにより放射光等の位置を特定する場合、一方向についてビームを軸にして線対称の位置に1対の電極を配置しなければならない。例えば、相互に垂直なX方向及びY方向の2方向について位置決めする場合には、ビームの周囲に相互に対向する電極対を2組配置しなければならず、ビームの周囲4方向が位置モニタにより遮られる。その結果、ビームの有効部分が減少すると共に、位置モニタにビームが照射される面積が増加して位置モニタが異常加熱を引き起こしやすくなる。   Furthermore, when the position of the radiated light or the like is specified by a conventional position monitor, a pair of electrodes must be arranged at positions symmetrical with respect to the beam in one direction. For example, in the case of positioning in two directions of the X direction and the Y direction perpendicular to each other, two sets of electrode pairs facing each other must be arranged around the beam, and the four directions around the beam are determined by the position monitor. Blocked. As a result, the effective portion of the beam decreases, and the area on which the beam is irradiated to the position monitor increases, and the position monitor tends to cause abnormal heating.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、大出力の放射光、エキシマレーザ光及びX線等の高エネルギービームの中心位置を高精度で測定することができ、長期間安定して動作すると共に、従来品よりも低コストで製造することができるビーム位置モニタ及びビーム位置測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and can measure the center position of a high-energy beam such as high-power radiation light, excimer laser light, and X-ray with high accuracy, and is stable for a long time. It is an object of the present invention to provide a beam position monitor and a beam position measuring method which can be operated at a lower cost than conventional products.

本願第1発明に係るビーム位置モニタは、第1のダイヤモンド層と、この第1のダイヤモンド層の一方の面上に形成され一方向に配列した複数の表面電極からなる表面電極群と、前記第1のダイヤモンド層の一方の面上に形成され前記各表面電極の一方の端部に接触して電気的に接続され前記第1のダイヤモンド層よりも低抵抗で且つ前記表面電極よりも高抵抗の第2のダイヤモンド層と、前記第2のダイヤモンド層の前記一方向における両端部に夫々接続された第1及び第2の信号取り出し用電極と、前記第1のダイヤモンド層の他方の面の少なくとも前記表面電極群が形成されている領域の反対側の領域に形成された裏面電極と、前記第2のダイヤモンド層を経由して前記表面電極群に電位を加えることにより前記表面電極群と前記裏面電極との間にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、を有し、前記第1のダイヤモンド層に入射したビームにより生成したキャリアが前記表面電極に補集され、前記第2のダイヤモンド層を経由して前記第1及び第2の信号取り出し用電極に分かれて流れることを特徴とする。   The beam position monitor according to the first invention of the present application includes a first diamond layer, a surface electrode group including a plurality of surface electrodes formed on one surface of the first diamond layer and arranged in one direction, One diamond layer is formed on one surface and is in contact with and electrically connected to one end of each surface electrode. The resistance is lower than that of the first diamond layer and higher than that of the surface electrode. A second diamond layer; first and second signal extraction electrodes respectively connected to both ends in the one direction of the second diamond layer; and at least the other surface of the first diamond layer A back electrode formed in a region opposite to a region where the surface electrode group is formed, and applying the potential to the surface electrode group via the second diamond layer, the surface electrode group and the back surface And a bias power source for applying a bias voltage between the electrodes, and carriers generated by the beam incident on the first diamond layer are collected by the surface electrode and pass through the second diamond layer. The first and second signal extraction electrodes flow separately.

本発明においては、表面電極で補集されたキャリアが、光電流として第2のダイヤモンド層に流れ、この光電流は第2のダイヤモンド層に到達した位置から第1及び第2の信号取り出し用電極までの距離に逆比例して分割され、夫々、第1及び第2の信号取り出し用電極に流れる。これにより、この第1及び第2の信号取り出し用電極から出力される電流値の差、又は、第1及び第2の信号取り出し用電極から出力された電流値の和(全出力電流値)に対する第1若しくは第2の信号取り出し用電極から出力された電流値の比から、ビームの入射位置を求めることができるため、従来のビーム位置モニタのように、多数の信号取り出し用電極を設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。その結果、低コストで高精度のビーム位置モニタを製造することができる。また、本発明のビーム位置モニタは、検知部がダイヤモンドにより形成されているため、耐久性が優れており、高エネルギービームの測定にも適用することができる。   In the present invention, the carriers collected by the surface electrode flow to the second diamond layer as a photocurrent, and the photocurrent flows from the position where the second diamond layer is reached to the first and second signal extraction electrodes. Is divided in inverse proportion to the distance up to and flows through the first and second signal extraction electrodes, respectively. Thereby, the difference between the current values output from the first and second signal extraction electrodes or the sum of the current values output from the first and second signal extraction electrodes (total output current value). Since the incident position of the beam can be obtained from the ratio of the current values output from the first or second signal extraction electrode, it is necessary to provide a large number of signal extraction electrodes as in the conventional beam position monitor. And the structure can be simplified. As a result, a highly accurate beam position monitor can be manufactured at low cost. Further, the beam position monitor of the present invention has excellent durability because the detection part is formed of diamond, and can be applied to measurement of a high energy beam.

前記表面電極群は、長さ及び幅が等しく相互に平行な複数の短冊状電極により構成することができる。なお、この短冊状電極の長さ及び幅が等しいとは、実質的に等しいことであり、長さ及び幅の多少の変動も許容されるものである。また、各短冊状電極の長さ及び幅は、少なくとも検知領域において略等しくなっていればよい。又は、前記表面電極は、例えば、櫛形又はフィッシュボーン型でもよい。このように、検知部上に幅の狭い電極を多数形成することにより、検知部へのビーム入射量の減少を防止すると共に、ビーム位置の検出精度を向上させることができる。   The surface electrode group can be composed of a plurality of strip electrodes having the same length and width and parallel to each other. Note that the length and width of the strip electrodes are substantially equal, and some variation in length and width is allowed. Moreover, the length and width of each strip-shaped electrode should just be substantially equal at least in the detection region. Alternatively, the surface electrode may be, for example, a comb shape or a fishbone type. In this way, by forming a large number of narrow electrodes on the detection unit, it is possible to prevent a decrease in the amount of beam incident on the detection unit and improve the detection accuracy of the beam position.

また、前記第1のダイヤモンド層の他方の面上に、前記裏面電極に接続された第3の信号取り出し用電極を形成してもよい。又は、前記裏面電極が低抵抗シリコン基板であり、この低抵抗シリコン基板上に前記高抵抗ダイヤモンド層が形成されていてもよい。これにより、製造工程を低減することができるため、製造コストを低減することができる。   In addition, a third signal extraction electrode connected to the back electrode may be formed on the other surface of the first diamond layer. Alternatively, the back electrode may be a low resistance silicon substrate, and the high resistance diamond layer may be formed on the low resistance silicon substrate. Thereby, since a manufacturing process can be reduced, manufacturing cost can be reduced.

更に、前記第1のダイヤモンド層は、気相合成された多結晶ダイヤモンドにより形成することができる。その場合、前記第1のダイヤモンド層は、表面が(001)面で覆われ、結晶粒子が基板面に垂直な一軸方向に配向していると共に、結晶面が面内でも配向している高配向性ダイヤモンド層であることが好ましい。この高配向性ダイヤモンド層は、表面近傍における結晶欠陥密度が一般的な多結晶膜に比べて小さいため、キャリア移動度が大きく、従来のビーム位置モニタに比べて検知性能が向上する。   Furthermore, the first diamond layer can be formed of polycrystalline diamond synthesized in a gas phase. In that case, the surface of the first diamond layer is covered with a (001) plane, the crystal grains are oriented in a uniaxial direction perpendicular to the substrate surface, and the crystal plane is oriented even in the plane. It is preferable that it is a property diamond layer. Since this highly oriented diamond layer has a smaller crystal defect density near the surface than a general polycrystalline film, the carrier mobility is large, and the detection performance is improved as compared with a conventional beam position monitor.

更にまた、前記第2のダイヤモンド層は、気相合成された多結晶ダイヤモンドにより形成されていてもよい。その場合、前記第2のダイヤモンド層は、ホウ素が添加されたp型半導体ダイヤモンドにより形成されていることが好ましい。これにより、制御性が優れたダイヤモンド層を、安定して製造することができる。   Furthermore, the second diamond layer may be formed of vapor-phase synthesized polycrystalline diamond. In that case, the second diamond layer is preferably formed of p-type semiconductor diamond to which boron is added. Thereby, the diamond layer excellent in controllability can be manufactured stably.

本願第2発明に係るビーム位置測定方法は、第1のダイヤモンド層の一方の面上に一方向に配列するように形成された複数の表面電極からなる表面電極群と前記第1のダイヤモンド層の他方の面上の少なくとも前記表面電極群が形成されている領域の反対側の領域に形成された裏面電極との間にバイアス電圧を印加する工程と、前記第1のダイヤモンド層に入射したビームにより生成したキャリアを前記バイアス電圧によって前記表面電極群にて補集し、前記各表面電極の一方の端部に接触して電気的に接続され前記第1のダイヤモンド層よりも低抵抗で前記表面電極よりも高抵抗の第2のダイヤモンド層を経由して、前記第2のダイヤモンド層の前記一方向における両端に夫々接続された第1及び第2の信号取り出し用電極から出力する工程と、前記第1の信号取り出し用電極から出力された電流値I及び第2の信号取り出し用電極から出力された電流値Iに基づいて前記ビームの入射位置を求める工程と、を有することを特徴とする。 The beam position measuring method according to the second invention of the present application includes a surface electrode group composed of a plurality of surface electrodes formed so as to be arranged in one direction on one surface of the first diamond layer, and the first diamond layer. A step of applying a bias voltage to at least the back surface electrode formed in a region opposite to the region where the surface electrode group is formed on the other surface; and a beam incident on the first diamond layer The generated carriers are collected by the surface electrode group by the bias voltage, and are electrically connected in contact with one end of each surface electrode and have a lower resistance than the first diamond layer and the surface electrode. A process of outputting from the first and second signal extraction electrodes connected to both ends in the one direction of the second diamond layer via the second diamond layer having higher resistance than the second diamond layer. If, having the steps of determining the position of incidence of the beam on the basis of the current value I 2 which is output from the first current value I 1 which is output from the signal extraction electrodes and second signal extraction electrodes It is characterized by.

本発明においては、第2のダイヤモンド層において分割された光電流、即ち、第1の信号取り出し用電極から出力された電流値I及び第2の信号取り出し用電極から出力された電流値Iに基づいて前記ビームの入射位置を求めるため、多数の信号取り出し用電極を設けなくても、精度よくビームの入射位置を測定することができる。例えば、ビームの中心位置の特定等のように、信号の絶対値が問題にならない場合には、第1の信号取り出し用電極から出力された電流値Iと第2の信号取り出し用電極から取り出された電流値Iとの差が0となるようにビーム又はモニタを移動されることにより、ビームの中心位置を測定することができる。 In the present invention, the photocurrent divided in the second diamond layer, that is, the current value I 1 output from the first signal extraction electrode and the current value I 2 output from the second signal extraction electrode. Therefore, the incident position of the beam can be accurately measured without providing a large number of signal extraction electrodes. For example, when the absolute value of the signal does not matter, such as when specifying the center position of the beam, the current value I 1 output from the first signal extraction electrode and the second signal extraction electrode are extracted. by the difference between the current value I 2 which is moved beam or monitor so that 0, it is possible to measure the center position of the beam.

前記ビームの入射位置を求める工程において、前記ビームの入射位置を求める工程において、前記第1及び第2の信号取り出し用電極から出力された総電流値I(=I+I)に対する前記第1の信号取り出し用電極から出力された電流値Iの割合(I/I)、又は前記総電流値Iに対する前記第2の信号取り出し用電極から出力された電流値Iの割合(I/I)から前記ビームの入射位置を求めることが好ましい。これにより、第1のダイヤモンド層及び/又は第2のダイヤモンド層の膜質が不均一で、各信号取り出し用電極から出力される電流値の和、即ち、総電流値Iが、測定光の入射位置によってばらつく場合でも、精度よくビームの入射位置を測定することができる。 In the step of determining the incident position of the beam, in the step of determining the incident position of the beam, the first relative to the total current value I 0 (= I 1 + I 2 ) output from the first and second signal extraction electrodes. The ratio (I 1 / I 0 ) of the current value I 1 output from one signal extraction electrode, or the ratio of the current value I 2 output from the second signal extraction electrode to the total current value I 0 It is preferable to obtain the incident position of the beam from (I 2 / I 0 ). As a result, the film quality of the first diamond layer and / or the second diamond layer is not uniform, and the sum of the current values output from the signal extraction electrodes, that is, the total current value I 0 is the incident light of the measurement light. Even when the position varies, the incident position of the beam can be accurately measured.

本発明によれば、検知層をダイヤモンドにより形成しているため耐久性を向上させることができると共に、表面電極で補集されたキャリアを表面電極よりも抵抗が高いダイヤモンド層を経由してこのダイヤモンド層の両端部に接続された信号取り出し用電極から出力するため、構造を簡素化することができ、高精度なビーム位置モニタを、低コストで製造することができる。   According to the present invention, since the detection layer is formed of diamond, the durability can be improved, and the carrier collected by the surface electrode passes through the diamond layer having higher resistance than the surface electrode. Since the signal is output from the signal extraction electrodes connected to both ends of the layer, the structure can be simplified, and a highly accurate beam position monitor can be manufactured at low cost.

以下、本発明の実施形態に係るビーム位置モニタについて添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明の実施形態のビーム位置モニタを模式的に示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態のビーム位置モニタにおいては、高抵抗ダイヤモンド層1の一方の面上に、表面電極群2として、幅及び長さが等しい複数の短冊状電極2aが相互に平行で且つ略等間隔に形成されており、これら短冊状電極2aの一方の端部の周囲には、その端部に係合する低抵抗ダイヤモンド層4が形成されている。これにより、低抵抗ダイヤモンド層4は、表面電極群2と電気的に接続されている。また、低抵抗ダイヤモンド層4は、高抵抗ダイヤモンド層1よりも抵抗が低く、且つ表面電極群2よりも抵抗が高くなっている。一方、高抵抗ダイヤモンド層1の他方の面上には、少なくとも表面電極群2が形成されている領域の反対側の領域に、裏面電極3が形成されている。そして、高抵抗ダイヤモンド層1における表面電極群2及び裏面電極3により挟まれた部分及びその周辺部がビームの検知部6となる。   Hereinafter, a beam position monitor according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a beam position monitor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the beam position monitor of the present embodiment, a plurality of strip-like electrodes 2 a having the same width and length are formed on one surface of the high-resistance diamond layer 1 as the surface electrode group 2. A low resistance diamond layer 4 is formed around one end of the strip-shaped electrode 2a so as to engage with the end. Thereby, the low resistance diamond layer 4 is electrically connected to the surface electrode group 2. The low resistance diamond layer 4 has a lower resistance than the high resistance diamond layer 1 and a higher resistance than the surface electrode group 2. On the other hand, on the other surface of the high resistance diamond layer 1, a back electrode 3 is formed at least in a region opposite to the region where the surface electrode group 2 is formed. The portion sandwiched between the front electrode group 2 and the back electrode 3 in the high-resistance diamond layer 1 and its peripheral portion serve as a beam detector 6.

また、高抵抗ダイヤモンド層1の一方の面上には、低抵抗ダイヤモンド層4における短冊状電極2aの配列方向の両端部に接続され、低抵抗ダイヤモンド層4からの信号が出力される1対の信号取りだし用電極5a及び5bが形成されている。一方、高抵抗ダイヤモンド層1の他方の面上には、裏面電極3に接続された信号取りだし用電極が設けられている。なお、他方の面側の信号取りだし用電極は、裏面電極3が兼ねていてもよい。   Further, on one surface of the high-resistance diamond layer 1, a pair of low-resistance diamond layers 4 connected to both ends in the arrangement direction of the strip-shaped electrodes 2a and outputting a signal from the low-resistance diamond layer 4 is provided. Signal extraction electrodes 5a and 5b are formed. On the other hand, a signal extraction electrode connected to the back electrode 3 is provided on the other surface of the high resistance diamond layer 1. In addition, the back surface electrode 3 may serve as the signal extraction electrode on the other surface side.

本実施形態のビーム位置モニタにおける高抵抗ダイヤモンド層1及び低抵抗ダイヤモンド層4は、公知の方法により形成することができるが、特に、制御性が優れ、低コストで安定してダイヤモンド膜を製造可能であるプラズマを使用した気相化学蒸着(Chemical Vapor Deposition:CVD)法により合成された多結晶ダイヤモンド膜であることが、工業的に好ましい。一般に、気相合成されたダイヤモンドは多結晶であるが、高抵抗ダイヤモンド層1は、表面がダイヤモンドの(001)面により形成され、結晶粒子が基板面に垂直な一軸方向に配向していると共に、結晶面が面内でも配向している高配向性ダイヤモンド膜であることがより好ましい。この高配向性ダイヤモンド膜は、広義には多結晶膜に分類されるが、結晶粒子の成長方向及び面内方向が共に一定方向に配向し、表面は平坦な(001)ファセットが並ぶ特徴的な表面形態をとっているため、通常の多結晶膜に比べて、表面近傍における結晶欠陥密度が小さい。このため、キャリア移動度が1桁程度大きく、良好な検知特性が得られる。   The high resistance diamond layer 1 and the low resistance diamond layer 4 in the beam position monitor of the present embodiment can be formed by a known method. In particular, the controllability is excellent, and a diamond film can be manufactured stably at a low cost. It is industrially preferable that it is a polycrystalline diamond film synthesized by a vapor phase chemical vapor deposition (CVD) method using plasma. In general, vapor-phase synthesized diamond is polycrystalline, but the high-resistance diamond layer 1 has a surface formed by a (001) plane of diamond, and crystal grains are oriented in a uniaxial direction perpendicular to the substrate surface. More preferably, it is a highly oriented diamond film in which the crystal plane is oriented even in the plane. Although this highly oriented diamond film is broadly classified as a polycrystalline film, the growth direction and in-plane direction of crystal grains are both oriented in a certain direction, and the surface is characterized by a flat (001) facet. Since the surface form is adopted, the crystal defect density in the vicinity of the surface is smaller than that of a normal polycrystalline film. For this reason, carrier mobility is about one digit larger, and good detection characteristics can be obtained.

図2(a)は高配向性ダイヤモンド膜の結晶粒子を模式的に示す断面図であり、図2(b)及び(c)はその平面図である。図2(a)に示すように、高配向性ダイヤモンド膜は、ダイヤモンドの結晶粒子9が基板10の表面に対して垂直な一軸方向(z方向)に配向している。この場合、結晶粒子9の上面(xy面)は、(001)面で覆われているが、あらゆる方向を向いている可能性がある。例えば、図2(b)に示すように、結晶粒子9のxy面の向きがばらばらであった場合、その境界、即ち、結晶粒界で、電気の流れが阻害される虞がある。そこで、本実施形態のビーム位置モニタにおいては、図2(c)に示すように、結晶粒子9が面内配向し、xy面の向きが揃っている高配向性ダイヤモンド膜を使用している。   FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing crystal grains of a highly oriented diamond film, and FIGS. 2B and 2C are plan views thereof. As shown in FIG. 2A, in the highly oriented diamond film, diamond crystal grains 9 are oriented in a uniaxial direction (z direction) perpendicular to the surface of the substrate 10. In this case, the upper surface (xy plane) of the crystal grain 9 is covered with the (001) plane, but may be oriented in any direction. For example, as shown in FIG. 2B, when the orientations of the xy planes of the crystal particles 9 are different, there is a possibility that the flow of electricity is hindered at the boundary, that is, the crystal grain boundary. Therefore, in the beam position monitor of the present embodiment, as shown in FIG. 2C, a highly oriented diamond film in which the crystal grains 9 are aligned in-plane and the directions of the xy plane are aligned is used.

この高抵抗ダイヤモンド層1の比抵抗は、特に限定されるものではないが、10Ωcm以上であることが好ましく、リーク電流が通常のピコアンメータで測定可能なpAレベル以下になる1011Ωcm以上であることがより好ましい。 The specific resistance of the high-resistance diamond layer 1 is not particularly limited, but is preferably 10 9 Ωcm or more, and the leak current is 10 11 Ωcm or more that is less than the pA level measurable with a normal picoammeter. It is more preferable that

また、低抵抗ダイヤモンド層4は、イオン注入及びドーピング等の公知の方法で導電性を付与したダイヤモンドにより形成することができるが、特に、Bを含むガスを使用して気相合成されたp型半導体ダイヤモンドにより形成されていることが好ましい。その比抵抗は、前述の高抵抗ダイヤモンド層1よりも低く、表面電極群2よりも高いことが好ましい。この場合、Bのドーピング濃度の最適値は、バイアス電圧と光照射により得られる光電流によって異なるが、バイアス電圧を低抵抗ダイヤモンド層4の両端の抵抗値で除した値が、発生する光電流よりも十分に大きくなることが好ましく、具体的には、1×1016cm−3以上で、且つBの活性化エネルギーが低下し始める1×1019cm−3以下であることが好ましい。なお、Bのドーピング濃度は、1×1018乃至1×1019cm−3であることがより好ましい。一方、高抵抗ダイヤモンド層1上に、選択的に低抵抗ダイヤモンド層4を形成する方法としては、例えば、選択成長法又はエッチング法等の公知の方法を利用することができる。 The low-resistance diamond layer 4 can be formed of diamond imparted with conductivity by a known method such as ion implantation or doping. In particular, the low-resistance diamond layer 4 is a p-type synthesized by vapor phase using a gas containing B. Preferably, it is formed of semiconductor diamond. The specific resistance is preferably lower than that of the high-resistance diamond layer 1 and higher than that of the surface electrode group 2. In this case, the optimum value of the doping concentration of B varies depending on the bias voltage and the photocurrent obtained by light irradiation, but the value obtained by dividing the bias voltage by the resistance value at both ends of the low resistance diamond layer 4 is greater than the generated photocurrent. Is preferably 1 × 10 16 cm −3 or more, and more preferably 1 × 10 19 cm −3 or less where the activation energy of B starts to decrease. The doping concentration of B is more preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 cm −3 . On the other hand, as a method for selectively forming the low resistance diamond layer 4 on the high resistance diamond layer 1, for example, a known method such as a selective growth method or an etching method can be used.

更に、表面電極群2、裏面電極3及び信号取り出し用電極等の各電極は、金、白金又はアルミニウム等の一般的な金属により形成することができる。又は、極めて高い濃度でB等の不純物がドーピングされた極めて低抵抗な導電性ダイヤモンドにより形成されていてもよい。特に、表面電極群2は、低抵抗ダイヤモンド層4に比べて十分に低抵抗であることが好ましく、金属又はBのドーピング濃度が1×1019cm−3以上である導電性ダイヤモンドにより形成することが好ましい。なお、表面電極群2をBがドーピングされた導電性ダイヤモンドにより形成する場合は、Bのドーピング濃度を3×1020cm−3以上とすることがより好ましい。その形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法及びCVD法等の公知の方法を利用することができる。 Furthermore, each electrode such as the front electrode group 2, the back electrode 3, and the signal extraction electrode can be formed of a general metal such as gold, platinum, or aluminum. Alternatively, it may be formed of a very low resistance conductive diamond doped with impurities such as B at a very high concentration. In particular, the surface electrode group 2 preferably has a sufficiently low resistance compared to the low-resistance diamond layer 4, and is formed of conductive diamond having a metal or B doping concentration of 1 × 10 19 cm −3 or more. Is preferred. In the case where the surface electrode group 2 is formed of conductive diamond doped with B, the doping concentration of B is more preferably 3 × 10 20 cm −3 or more. As the formation method, for example, a known method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a CVD method can be used.

更にまた、高抵抗ダイヤモンド層1を形成する際の基板に低抵抗シリコン基板を使用し、この低抵抗シリコン基板を裏面3としてもよい。これにより、製造プロセスの数を低減することができ、コストを低減することができる。なお、低抵抗シリコン基板上に高抵抗ダイヤモンド層1として高配向性ダイヤモンド膜を形成する場合は、表面が(001)面である低抵抗シリコン基板を使用することが好ましい。   Furthermore, a low-resistance silicon substrate may be used as the substrate for forming the high-resistance diamond layer 1, and this low-resistance silicon substrate may be used as the back surface 3. Thereby, the number of manufacturing processes can be reduced and cost can be reduced. When forming a highly oriented diamond film as the high resistance diamond layer 1 on the low resistance silicon substrate, it is preferable to use a low resistance silicon substrate having a (001) surface.

本実施形態のビーム位置モニタは、表面電極群2として、幅及び長さが等しい複数の短冊状電極2を相互に平行で且つ略等間隔に形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ドット型等の任意の形状を適用することができる。図3(a)は本実施形態の第1変形例のビーム位置モニタを示す平面図であり、図3(b)はその電極形状を示す平面図である。また、図4(a)は本実施形態の第2変形例のビーム位置モニタを示す平面図であり、図4(b)はその電極形状を示す平面図である。紫外線及び電極における吸収が無視できない粒子線を測定する場合には、表面電極群を構成する複数の表面電極は、入射するビームのエネルギーをできるだけ遮らない形状であることが好ましく、特に、図3(b)に示す櫛形、図4(b)に示す千鳥型(フィッシュボーン型)等のように、主電極とこの主電極よりも幅が狭い補助電極とにより構成された形状であることが好ましい。例えば、図3(a)に示す本実施形態の第1変形例のビーム位置モニタは、表面電極群7が、短冊状電極ではなく、複数の櫛形電極7aにより構成されている。また、図4(a)に示す本実施形態の第2変形例のビーム位置モニタは、表面電極群8が、複数のフィッシュボーン型電極8aにより構成されている。表面電極をこのような形状にすることにより、照射面積を低減させずに優れた電気伝導性が得られる。なお、この第1及び第2変形例のビーム位置モニタにおける表面電極群以外の構成は、図1に示すビーム位置モニタと同様である。   In the beam position monitor of this embodiment, a plurality of strip electrodes 2 having the same width and length are formed as the surface electrode group 2 in parallel with each other at substantially equal intervals. However, the present invention is not limited to this. For example, an arbitrary shape such as a dot shape can be applied. FIG. 3A is a plan view showing a beam position monitor of a first modification of the present embodiment, and FIG. 3B is a plan view showing the electrode shape. FIG. 4A is a plan view showing a beam position monitor of a second modification of the present embodiment, and FIG. 4B is a plan view showing the electrode shape. When measuring ultraviolet rays and particle beams whose absorption at the electrodes cannot be ignored, it is preferable that the plurality of surface electrodes constituting the surface electrode group have a shape that does not block the energy of the incident beam as much as possible. It is preferable that the shape is constituted by a main electrode and an auxiliary electrode having a narrower width than the main electrode, such as a comb shape shown in b) and a staggered type (fishbone type) shown in FIG. For example, in the beam position monitor of the first modified example of the present embodiment shown in FIG. 3A, the surface electrode group 7 is composed of a plurality of comb electrodes 7a, not strip electrodes. In the beam position monitor of the second modification of the present embodiment shown in FIG. 4A, the surface electrode group 8 is composed of a plurality of fishbone electrodes 8a. By making the surface electrode in such a shape, excellent electrical conductivity can be obtained without reducing the irradiation area. The configuration other than the surface electrode group in the beam position monitor of the first and second modifications is the same as that of the beam position monitor shown in FIG.

次に、上述の如く構成された本実施形態のビーム位置モニタの動作、即ち、本実施形態のビーム位置モニタを使用してビームの位置を測定する方法について説明する。先ず、表面電極群2が形成されている面を受光面とし、ビームが検知部6に入射するようにビーム位置モニタを配置する。そして、信号取り出し用電極5a及び5bに等しい電位を印加すると共に、裏面電極3の信号取り出し用電極に接地電位を印加することにより、表面電極群2と裏面電極3との間にバイアス電圧をかける。この状態で、受光面にビームが入射すると、検出部6にキャリア(電子及び正孔)が発生し、このキャリアはバイアス電圧によって光電流として表面電極群2の各短冊状電極2aに到達する。各短冊状電極2aに到達した電流は、低抵抗ダイヤモンド層4を経由して、信号取り出し用電極5a及び5bから出力される。このとき、ビームが入射した位置によって低抵抗ダイヤモンド層4の両端に接続された信号取り出し用電極5a及び5bまでの距離、即ち、信号取り出し用電極5a及び5bまでの抵抗値が異なるため、その抵抗比に応じて分割された電流が信号取り出し用電極5a及び5bから出力される。   Next, the operation of the beam position monitor of the present embodiment configured as described above, that is, a method of measuring the beam position using the beam position monitor of the present embodiment will be described. First, the surface on which the surface electrode group 2 is formed is used as a light receiving surface, and a beam position monitor is arranged so that the beam is incident on the detection unit 6. A bias voltage is applied between the front electrode group 2 and the back electrode 3 by applying an equal potential to the signal extracting electrodes 5 a and 5 b and applying a ground potential to the signal extracting electrode of the back electrode 3. . In this state, when a beam is incident on the light receiving surface, carriers (electrons and holes) are generated in the detection unit 6, and the carriers reach each strip-shaped electrode 2 a of the surface electrode group 2 as a photocurrent by a bias voltage. The current that has reached each strip-shaped electrode 2 a is output from the signal extraction electrodes 5 a and 5 b via the low-resistance diamond layer 4. At this time, the distance to the signal extraction electrodes 5a and 5b connected to both ends of the low-resistance diamond layer 4, that is, the resistance value to the signal extraction electrodes 5a and 5b differs depending on the position where the beam is incident. The current divided according to the ratio is output from the signal extraction electrodes 5a and 5b.

例えば、信号取り出し用電極5aから出力される電流値をI、信号取り出し用電極5bから出力される電流値をIとした場合、検出部6の中心部分で発生したキャリアは、低抵抗ダイヤモンド層4の両端部に1:1の割合で向かうため、電流値I:電流値Iは1:1となる。一方、信号取り出し用電極5a側の端部までの距離と信号取り出し用電極5b側の端部までの距離の比が1:9である位置で発生したキャリアは、低抵抗ダイヤモンド層4の両端部に9:1の割合で向かうため、電流値I:電流値Iは9:1となる。従って、この電流値Iと電流値Iとの差から、ビームの入射位置を推定することができる。 For example, when the current value output from the signal extraction electrode 5a is I 1 and the current value output from the signal extraction electrode 5b is I 2 , the carrier generated in the central portion of the detection unit 6 is a low-resistance diamond. Since it goes to both ends of the layer 4 at a ratio of 1: 1, the current value I 1 : current value I 2 becomes 1: 1. On the other hand, carriers generated at a position where the ratio of the distance to the end on the signal extraction electrode 5a side and the distance to the end on the signal extraction electrode 5b side is 1: 9 are both ends of the low-resistance diamond layer 4. Therefore, the current value I 1 : current value I 2 is 9: 1. Therefore, the difference between the current value I 1 and the current value I 2, it is possible to estimate the position of incidence of the beam.

このとき、高抵抗ダイヤモンド層1及び低抵抗ダイヤモンド層4の膜質が不均一であると、ビームの検出感度(キャリア発生量)及び抵抗比にばらつきが生じる。そこで、本実施形態においては、各取り出し用電極から出力された総電流値I(=I+I)に対する信号取り出し用電極5aから出力された電流値Iの割合(=I/I)、又は総電流値Iに対する信号取り出し用電極5bから出力された電流値Iの割合(=I/I)からビームの入射位置を求める。具体的には、低抵抗ダイヤモンド層4の長さをLxとし、信号取り出し用電極5a側の端部から入射位置までの距離をXとすると、総電流値Iに対する電流値I及び電流値Iの割合は下記数式1及び数式2により表される。 At this time, if the film quality of the high-resistance diamond layer 1 and the low-resistance diamond layer 4 is not uniform, variations in beam detection sensitivity (carrier generation amount) and resistance ratio occur. Therefore, in the present embodiment, the ratio of the current value I 1 output from the signal extraction electrode 5a to the total current value I 0 (= I 1 + I 2 ) output from each extraction electrode (= I 1 / I 0 ), or the ratio of the current value I 2 output from the signal extraction electrode 5b to the total current value I 0 (= I 2 / I 0 ), to determine the incident position of the beam. Specifically, the length of the low-resistivity diamond layer 4 and Lx, and the distance to the entrance position from the end of the signal extraction electrodes 5a side and X A, the current value I 1 and the current to the total current value I 0 percentage value I 2 is represented by the following equations 1 and 2.

Figure 0004413031
Figure 0004413031

Figure 0004413031
Figure 0004413031

従って、上記数式1及び数式2より、距離Xは下記数式3により表される。 Therefore, from the above Equations 1 and 2, the distance X A is represented by the following equation 3.

Figure 0004413031
Figure 0004413031

このように、本実施形態のビーム位置測定方法においては、上記数式3を使用して距離Xを求める。これにより、仮に、ダイヤモンド層の膜質が不均一であり、信号取り出し用電極5a及び5bから出力される電流値I及びIの和である総電流値Iの絶対値が変動したとしても、ビームの入射位置が同じであれば、電流値I及び電流値Iの総電流値Iに対する割合は変化しないため、この測定方法を適用することにより、精度よくビームの中心位置を検出することができる。 Thus, in the beam position detection method of the present embodiment, determining a distance X A using the above equation 3. Thereby, even if the film quality of the diamond layer is non-uniform and the absolute value of the total current value I 0 which is the sum of the current values I 1 and I 2 output from the signal extraction electrodes 5a and 5b varies. If the incident position of the beam is the same, the ratio of the current value I 1 and the current value I 2 to the total current value I 0 does not change. Therefore, by applying this measurement method, the center position of the beam can be detected with high accuracy. can do.

また、本実施形態のビーム位置モニタは、低抵抗ダイヤモンド層4の両端部に接続された信号取り出し用電極5a及び5bから出力される電流値の差から、ビームの入射位置を求めることができるため、従来のビーム位置モニタのように、多数の信号取り出し用電極及び配線を設ける必要がないため、構造を簡素化することができる。その結果、低コストで高精度のビーム位置モニタを製造することができる。また、本実施形態のビーム位置モニタは、検知部がダイヤモンドにより形成されているため、耐久性が優れており、紫外線、X線及び加速粒子等のエネルギーが高いビームの測定にも適用することができる。   Further, the beam position monitor of the present embodiment can determine the beam incident position from the difference between the current values output from the signal extraction electrodes 5a and 5b connected to both ends of the low resistance diamond layer 4. Unlike the conventional beam position monitor, since it is not necessary to provide a large number of signal extraction electrodes and wirings, the structure can be simplified. As a result, a highly accurate beam position monitor can be manufactured at low cost. In addition, the beam position monitor of the present embodiment is excellent in durability because the detection part is formed of diamond, and can be applied to measurement of a beam having high energy such as ultraviolet rays, X-rays, and accelerated particles. it can.

なお、本実施形態のビーム位置モニタは、放射光の他、エキシマレーザのような紫外線ビーム及びX線ビーム等についても同様の方法でその入射位置を測定することができる。これにより、コストが安価な高配向性ダイヤモンド膜及び多結晶ダイヤモンド膜を使用したビーム位置モニタの実用範囲が広がり、新たな応用分野を開拓できると共に、紫外光、真空紫外光及び深紫外光を利用する産業分野の発展に多大の貢献をなすことができる。   Note that the beam position monitor of the present embodiment can measure the incident position of an ultraviolet beam such as an excimer laser, an X-ray beam, or the like in addition to the emitted light, in the same manner. This broadens the practical range of beam position monitors using high-orientation diamond films and polycrystalline diamond films at low cost, opens up new fields of application, and uses ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, and deep ultraviolet light. It can make a great contribution to the development of industrial fields.

以下、本発明の実施例の効果について説明する。本発明の実施例1として、高配向性ダイヤモンド膜を使用した紫外線用のビーム位置モニタを作製した。図5(a)は本発明の実施例1に係るビーム位置モニタを示す平面図であり、図5(b)は図5(a)に示すA−A線による断面図である。先ず、縦が15mm、横が30mmで、表面が(001)面である低抵抗シリコン基板11を、メタンと水素との混合プラズマに曝して表面を炭化した。引き続きバイアスを印加して基板11とエピタキシャルな関係にあるダイヤモンド核を形成した。その後、バイアス印加を止め、メタンと水素との混合ガスを使用して(001)面が優先的に成長される条件で20時間ダイヤモンドを成膜した。これにより、低抵抗シリコン基板11上に、高抵抗ダイヤモンド層として表面が(001)面であり、結晶粒子が一定方向に配列した高配向性ダイヤモンド膜12を約20μm形成した。   The effects of the embodiments of the present invention will be described below. As Example 1 of the present invention, an ultraviolet beam position monitor using a highly oriented diamond film was prepared. FIG. 5A is a plan view showing the beam position monitor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. First, the low resistance silicon substrate 11 having a length of 15 mm, a width of 30 mm and a surface of (001) was exposed to a mixed plasma of methane and hydrogen to carbonize the surface. Subsequently, a bias was applied to form a diamond nucleus having an epitaxial relationship with the substrate 11. Thereafter, the bias application was stopped, and a diamond film was formed for 20 hours under the condition that the (001) plane was preferentially grown using a mixed gas of methane and hydrogen. As a result, a high-orientation diamond film 12 having a (001) surface as a high-resistance diamond layer and crystal grains arranged in a certain direction was formed on the low-resistance silicon substrate 11 with a thickness of about 20 μm.

次に、高配向性ダイヤモンド膜12の表面全体にレジストを塗布した後、フォトリソグラフィにより低抵抗ダイヤモンド層を形成する領域以外の部分のフォトレジストを除去した。次に、スパッタ法により高配向性ダイヤモンド膜12上にSiOを成膜した後、レジストを除去した。これにより、低抵抗ダイヤモンド層を形成する領域にのみ高配向性ダイヤモンド膜12が露出し、それ以外の領域はSiOで覆われた状態にした。そして、この試料を反応容器に移し、原料ガスとしてメタンと水素との混合ガスを使用し、更に、ドーピングガスとしてジボランを添加し、プラズマCVD法により2時間合成した。これにより、低抵抗ダイヤモンド層である半導体ダイヤモンド膜14は、SiO上には形成されず、高配向性ダイヤモンド膜12が露出している部分にのみ形成された。その後、試料をフッ酸に浸漬してSiOを除去することにより、選択的に低抵抗ダイヤモンド層(半導体ダイヤモンド膜14)を形成した。 Next, after applying a resist to the entire surface of the high-orientation diamond film 12, portions of the photoresist other than the region where the low-resistance diamond layer was formed were removed by photolithography. Next, after forming SiO 2 on the highly oriented diamond film 12 by sputtering, the resist was removed. As a result, the highly oriented diamond film 12 was exposed only in the region where the low resistance diamond layer was formed, and the other regions were covered with SiO 2 . Then, this sample was transferred to a reaction vessel, a mixed gas of methane and hydrogen was used as a raw material gas, diborane was further added as a doping gas, and synthesis was performed by plasma CVD for 2 hours. Thereby, the semiconductor diamond film 14 which is a low resistance diamond layer was not formed on the SiO 2 , but was formed only on the portion where the highly oriented diamond film 12 was exposed. Thereafter, the sample was immersed in hydrofluoric acid to remove SiO 2 to selectively form a low resistance diamond layer (semiconductor diamond film 14).

次に、重クロム酸で洗浄して表面に付着したダイヤモンド以外の炭素成分を除去した後、硫酸でリンスし、更に、純水で洗浄した。そして、フォトリソグラフィにより高配向性ダイヤモンド膜12及び半導体ダイヤモンド膜14上にパターニングした後、マグネトロンスパッタリング法により白金をスパッタし、更に、リフトオフすることにより、表面電極13、信号取り出し用電極15a及び15bを形成した。   Next, after washing with dichromic acid to remove carbon components other than diamond adhering to the surface, it was rinsed with sulfuric acid and further washed with pure water. Then, after patterning on the highly oriented diamond film 12 and the semiconductor diamond film 14 by photolithography, platinum is sputtered by a magnetron sputtering method and further lifted off, whereby the surface electrode 13 and the signal extraction electrodes 15a and 15b are formed. Formed.

これにより、図5(a)及び(b)に示すように、表面が(001)面である低抵抗シリコン基板11上に、高抵抗ダイヤモンド層である高配向性ダイヤモンド膜12が形成され、この高配向性ダイヤモンド膜12上には、櫛形の半導体ダイヤモンド膜14と、一方の端部が半導体ダイヤモンド膜14に係合し幅及び長さが略等しい複数の短冊状電極13a(表面電極13)と、半導体ダイヤモンド膜14の長手方向における両端部に接続された1対の信号取り出し用電極15a及び15bとが形成されているビーム位置モニタを作製した。なお、本実施例のビーム位置モニタにおいては、低抵抗シリコン基板11が裏面電極及びその信号取り出し用電極を兼ねている。   As a result, as shown in FIGS. 5A and 5B, a high-orientation diamond film 12 that is a high-resistance diamond layer is formed on the low-resistance silicon substrate 11 whose surface is the (001) plane. On the highly oriented diamond film 12, a comb-shaped semiconductor diamond film 14 and a plurality of strip-shaped electrodes 13a (surface electrodes 13) having one end engaged with the semiconductor diamond film 14 and substantially equal in width and length, A beam position monitor in which a pair of signal extraction electrodes 15a and 15b connected to both ends in the longitudinal direction of the semiconductor diamond film 14 was formed was produced. In the beam position monitor of this embodiment, the low resistance silicon substrate 11 also serves as the back electrode and its signal extraction electrode.

次に、実施例1のビーム位置モニタに紫外線を照射して、その中心位置と出力との関係を調べた。図6はその測定方法を示すブロック図である。図6に示すように、測定は、信号取り出し用電極15a及び15bに等しい電位を印加し、信号取り出し用電極を兼ねる低抵抗シリコン基板11に接地電位を印加すると共に、信号取り出し用電極15a及び15bと増幅回路との間に抵抗R及びRを挿入し、信号取り出し用電極15a及び15bから出力される光電流を、抵抗の両端に発生する電圧として計測した。そして、得られた微小電圧を増幅回路16により増幅し、その出力を演算回路17に入力した。具体的には、ビーム位置モニタの受光部の前にピンホールを設置し、ビーム位置モニタの表面電極13と低抵抗シリコン基板11との間に40Vのバイアス電圧を加えた状態で、照射用光源として浜松ホトニクス社製重水素(L2D2)ランプ(型式:L7293)を使用して、信号取り出し用電極15a側から0、2、4、6、8、10mmの位置に紫外線を照射し、そのときの信号取り出し用電極15a及び15bからの出力を図4に示す方法で求めた。なお、本実施例のビーム位置モニタの検知部の幅、即ち、信号取り出し用電極15a側の端部から信号取り出し用電極15b側の端部までの距離は、10mmである。 Next, the beam position monitor of Example 1 was irradiated with ultraviolet rays, and the relationship between the center position and the output was examined. FIG. 6 is a block diagram showing the measurement method. As shown in FIG. 6, in the measurement, an equal potential is applied to the signal extraction electrodes 15a and 15b, a ground potential is applied to the low resistance silicon substrate 11 that also serves as the signal extraction electrode, and the signal extraction electrodes 15a and 15b are applied. Resistors R1 and R2 were inserted between the first and second amplifier circuits, and the photocurrent output from the signal extraction electrodes 15a and 15b was measured as a voltage generated at both ends of the resistor. The obtained minute voltage was amplified by the amplifier circuit 16 and the output was input to the arithmetic circuit 17. Specifically, a pinhole is installed in front of the light receiving part of the beam position monitor, and a light source for irradiation is applied in a state where a bias voltage of 40 V is applied between the surface electrode 13 of the beam position monitor and the low resistance silicon substrate 11. Using a deuterium (L2D2) lamp (model: L7293) manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., ultraviolet rays were irradiated to positions 0, 2, 4, 6, 8, and 10 mm from the signal extraction electrode 15a side. Outputs from the signal extraction electrodes 15a and 15b were obtained by the method shown in FIG. Note that the width of the detection portion of the beam position monitor of this embodiment, that is, the distance from the end on the signal extraction electrode 15a side to the end on the signal extraction electrode 15b side is 10 mm.

図7は横軸に紫外線照射位置をとり、縦軸に各信号取り出し用電極からの出力をとって、本実施例のビーム位置モニタの特性を示すグラフ図である。なお、図7に示す各信号取り出し用電極からの出力は相対値であり、信号取り出し用電極15aからの出力された電流値I及び信号取り出し用電極15bから出力された電流値Iの総電流値Iに対する割合である。また、図7には、信号取り出し用電極15aからの出力の計算値も併せて示す。図7に示すように、前述の評価の結果、本実施例のビーム位置モニタにより求めた測定値は、計算値と略一致した。また、検出結果の再現性も良好であり、本実施例のビーム位置モニタにより、精度よくビーム位置の検出が可能であることが確認された。 FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the beam position monitor of this embodiment, with the horizontal axis representing the ultraviolet irradiation position and the vertical axis representing the output from each signal extraction electrode. The output from the signal extraction electrodes shown in FIG. 7 is a relative value, the total of the output current value I 1 and the current output from the signal extraction electrodes 15b value I 2 from the signal extraction electrodes 15a it is a ratio with respect to the current value I 0. FIG. 7 also shows the calculated value of the output from the signal extraction electrode 15a. As shown in FIG. 7, as a result of the above-described evaluation, the measured value obtained by the beam position monitor of this example substantially coincided with the calculated value. Moreover, the reproducibility of the detection result was also good, and it was confirmed that the beam position can be detected with high accuracy by the beam position monitor of this embodiment.

次に、本発明の実施例2として、放射線用のビーム位置モニタを作製した。図8(a)は実施例2のビーム位置モニタを示す平面図であり、図8(b)はその表面側の電極を示す平面図であり、図8(c)は裏面側の電極を示す平面図である。放射光は強度が強いため、本実施例のビーム位置モニタは、放射光による損傷を防ぐために、多結晶ダイヤモンド板を使用して作製した。具体的には、前述の実施例1のビーム位置モニタと同様の方法でメタンと水素との混合プラズマにより、100時間の連続合成を行い、シリコン基板上に膜厚が約0.4mmの多結晶ダイヤモンド層を形成した。その後、シリコン基板をフッ硝酸により除去し、残った多結晶ダイヤモンド層(多結晶ダイヤモンド板)の両面を研磨した。次に、実施例1のビーム位置モニタと同様の方法で多結晶ダイヤモンド板21の表面に表面電極群22、低抵抗ダイヤモンド層24、信号取り出し用電極25a及び25bを形成した。更に、多結晶ダイヤモンド板21の裏面上には、表面電極群22が形成されている領域の反対側の領域に、信号取り出し用電極を兼ねる裏面電極23を形成した。   Next, a beam position monitor for radiation was produced as Example 2 of the present invention. FIG. 8A is a plan view showing the beam position monitor of Example 2, FIG. 8B is a plan view showing the electrode on the front surface side, and FIG. 8C shows the electrode on the back surface side. It is a top view. Since the emitted light has a high intensity, the beam position monitor of this example was produced using a polycrystalline diamond plate to prevent damage by the emitted light. Specifically, a continuous synthesis for 100 hours is performed using a mixed plasma of methane and hydrogen in the same manner as the beam position monitor of Example 1 described above, and a polycrystal having a film thickness of about 0.4 mm is formed on a silicon substrate. A diamond layer was formed. Thereafter, the silicon substrate was removed with hydrofluoric acid, and both surfaces of the remaining polycrystalline diamond layer (polycrystalline diamond plate) were polished. Next, a surface electrode group 22, a low resistance diamond layer 24, and signal extraction electrodes 25a and 25b were formed on the surface of the polycrystalline diamond plate 21 in the same manner as the beam position monitor of Example 1. Further, on the back surface of the polycrystalline diamond plate 21, a back surface electrode 23 that also serves as a signal extraction electrode was formed in a region opposite to the region where the surface electrode group 22 was formed.

次に、前述の実施例1と同様の方法で、本実施例のビーム位置モニタに放射光を照射してその特性を評価したところ、精度よくビーム位置を検出することができた。また、同様に、エキシマレーザに対する評価を行ったところ、モニタが損傷することなく、安定的にビーム位置の検出が可能であった。本実施例のビーム位置モニタにおいては、表面側の信号取り出し用電極25a及び25bと、裏面側の信号取り出し用電極(裏面電極23)とが、多結晶ダイヤモンド板21を挟んで対向していないため、バイアス電圧を印加することによるノイズの発生を防止することができる。   Next, when the beam position monitor of the present example was irradiated with radiated light and its characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, the beam position could be detected with high accuracy. Similarly, when the excimer laser was evaluated, it was possible to stably detect the beam position without damaging the monitor. In the beam position monitor of this embodiment, the signal extraction electrodes 25a and 25b on the front surface side and the signal extraction electrode (back electrode 23) on the back surface are not opposed to each other across the polycrystalline diamond plate 21. Generation of noise due to application of a bias voltage can be prevented.

本発明の実施形態のビーム位置モニタを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the beam position monitor of embodiment of this invention. (a)は高配向性ダイヤモンド膜の結晶粒子を模式的に示す断面図であり、(b)及び(c)はその平面図である。(A) is sectional drawing which shows typically the crystal grain of a highly oriented diamond film, (b) and (c) are the top views. (a)は本発明の実施形態の第1変形例のビーム位置モニタを示す平面図であり、(b)はその電極形状を示す平面図である。(A) is a top view which shows the beam position monitor of the 1st modification of embodiment of this invention, (b) is a top view which shows the electrode shape. (a)は本発明の実施形態の第2変形例のビーム位置モニタを示す平面図であり、(b)はその電極形状を示す平面図である。(A) is a top view which shows the beam position monitor of the 2nd modification of embodiment of this invention, (b) is a top view which shows the electrode shape. (a)は実施例1のビーム位置モニタを示す平面図であり、(b)は(a)に示すA−A線による断面図である。(A) is a top view which shows the beam position monitor of Example 1, (b) is sectional drawing by the AA line shown to (a). 本発明の実施例1のビーム位置モニタにおける出力測定方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the output measuring method in the beam position monitor of Example 1 of this invention. 横軸に紫外線照射位置をとり、縦軸に各信号取り出し用電極からの出力をとって、実施例1のビーム位置モニタの特性を示すグラフ図である。It is a graph which shows the characteristic of the beam position monitor of Example 1, taking an ultraviolet irradiation position on a horizontal axis and taking the output from each electrode for signal extraction on a vertical axis. (a)は実施例2のビーム位置モニタを示す平面図であり、(b)はその表面側の電極を示す平面図であり、(c)は裏面側の電極を示す平面図である。(A) is a top view which shows the beam position monitor of Example 2, (b) is a top view which shows the electrode of the surface side, (c) is a top view which shows the electrode of the back surface side. 従来のPSDを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional PSD typically. 特許文献1に記載のPSDを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows PSD of patent document 1. FIG. (a)は特許文献2に記載の放射光位置モニタの構造を示す平面図であり、(b)はその断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the synchrotron radiation position monitor of patent document 2, (b) is the sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

1;高抵抗ダイヤモンド
2、7、8、13、22;表面電極群
2a、13a;短冊状電極
3、23;裏面電極
4、24;低抵抗ダイヤモンド層
5a、5b、15a、15b、25a、25b、116;信号取り出し用電極
6;検知部
7a;櫛形電極
8a;フィッシュボーン型電極
9、118;基板
10;ダイヤモンド結晶粒子
11;低抵抗シリコン基板
12;高配向性ダイヤモンド膜
14;半導体ダイヤモンド膜
16;増幅回路
17;演算回路
21;多結晶ダイヤモンド板
101;ダイヤモンド板
102;孔
103;金属電極
104;ダイヤモンド電極(導電性ダイヤモンド)
110;化合物半導体基板
111、112;抵抗層
113、114;抵抗回路網
115;バイアス電極
117;アンプ
1; high resistance diamond 2, 7, 8, 13, 22; surface electrode group 2a, 13a; strip electrode 3, 23; back electrode 4, 24; low resistance diamond layer 5a, 5b, 15a, 15b, 25a, 25b 116; Signal extraction electrode 6; Detection unit 7a; Comb electrode 8a; Fishbone type electrodes 9 and 118; Substrate 10; Diamond crystal particle 11; Low resistance silicon substrate 12; Amplifier circuit 17; arithmetic circuit 21; polycrystalline diamond plate 101; diamond plate 102; hole 103; metal electrode 104; diamond electrode (conductive diamond)
110; compound semiconductor substrates 111 and 112; resistance layers 113 and 114; resistance network 115; bias electrode 117; amplifier

Claims (11)

第1のダイヤモンド層と、この第1のダイヤモンド層の一方の面上に形成され一方向に配列した複数の表面電極からなる表面電極群と、前記第1のダイヤモンド層の一方の面上に形成され前記各表面電極の一方の端部に接触して電気的に接続され前記第1のダイヤモンド層よりも低抵抗で且つ前記表面電極よりも高抵抗の第2のダイヤモンド層と、前記第2のダイヤモンド層の前記一方向における両端部に夫々接続された第1及び第2の信号取り出し用電極と、前記第1のダイヤモンド層の他方の面の少なくとも前記表面電極群が形成されている領域の反対側の領域に形成された裏面電極と、前記第2のダイヤモンド層を経由して前記表面電極群に電位を加えることにより前記表面電極群と前記裏面電極との間にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、を有し、前記第1のダイヤモンド層に入射したビームにより生成したキャリアが前記表面電極に補集され、前記第2のダイヤモンド層を経由して前記第1及び第2の信号取り出し用電極に分かれて流れることを特徴とするビーム位置モニタ。 A first diamond layer, a surface electrode group comprising a plurality of surface electrodes formed on one side of the first diamond layer and arranged in one direction, and formed on one side of the first diamond layer A second diamond layer in contact with and electrically connected to one end of each surface electrode and having a resistance lower than that of the first diamond layer and higher than that of the surface electrode; Opposite to the first and second signal extraction electrodes respectively connected to both ends in the one direction of the diamond layer and at least the surface electrode group on the other surface of the first diamond layer A bias voltage is applied between the surface electrode group and the back electrode by applying a potential to the surface electrode group via the back electrode formed in the side region and the second diamond layer. And carriers generated by a beam incident on the first diamond layer are collected by the surface electrode, and the first and second signal extraction are performed via the second diamond layer. Beam position monitor characterized by flowing separately for electrodes. 前記表面電極群は、長さ及び幅が等しく相互に平行な複数の短冊状電極により構成されていることを特徴とする請求項1に記載のビーム位置モニタ。 2. The beam position monitor according to claim 1, wherein the surface electrode group includes a plurality of strip-like electrodes having the same length and width and parallel to each other. 前記表面電極は、櫛形又はフィッシュボーン型であることを特徴とする請求項1に記載のビーム位置モニタ。 The beam position monitor according to claim 1, wherein the surface electrode has a comb shape or a fishbone type. 前記第1のダイヤモンド層の他方の面上には、前記裏面電極に接続された第3の信号取り出し用電極が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のビーム位置モニタ。 4. The third signal extraction electrode connected to the back electrode is formed on the other surface of the first diamond layer. 5. Beam position monitor. 前記裏面電極は低抵抗シリコン基板であり、この低抵抗シリコン基板上に前記第1のダイヤモンド層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のビーム位置モニタ。 The beam position monitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the back electrode is a low-resistance silicon substrate, and the first diamond layer is formed on the low-resistance silicon substrate. . 前記第1のダイヤモンド層は、気相合成された多結晶ダイヤモンドにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のビーム位置モニタ。 The beam position monitor according to any one of claims 1 to 5, wherein the first diamond layer is formed of vapor-phase synthesized polycrystalline diamond. 前記第1のダイヤモンド層は、表面が(001)面で覆われ、結晶粒子が基板面に対して垂直な一軸方向に配向していると共に、結晶面が面内でも配向している高配向性ダイヤモンド層であることを特徴とする請求項6に記載のビーム位置モニタ。 The first diamond layer has a surface that is covered with a (001) plane, crystal grains are oriented in a uniaxial direction perpendicular to the substrate surface, and crystal orientation is also in-plane. The beam position monitor according to claim 6, wherein the beam position monitor is a diamond layer. 前記第2のダイヤモンド層は、気相合成された多結晶ダイヤモンドにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のビーム位置モニタ。 The beam position monitor according to any one of claims 1 to 7, wherein the second diamond layer is formed of vapor-phase synthesized polycrystalline diamond. 前記第2のダイヤモンド層は、ホウ素が添加されたp型半導体ダイヤモンドにより形成されていることを特徴とする請求項8に記載のビーム位置モニタ。 The beam position monitor according to claim 8, wherein the second diamond layer is formed of p-type semiconductor diamond to which boron is added. 第1のダイヤモンド層の一方の面上に一方向に配列するように形成された複数の表面電極からなる表面電極群と前記第1のダイヤモンド層の他方の面上の少なくとも前記表面電極群が形成されている領域の反対側の領域に形成された裏面電極との間にバイアス電圧を印加する工程と、前記第1のダイヤモンド層に入射したビームにより生成したキャリアを前記バイアス電圧によって前記表面電極群にて補集し、前記各表面電極の一方の端部に接触して電気的に接続され前記第1のダイヤモンド層よりも低抵抗で前記表面電極よりも高抵抗の第2のダイヤモンド層を経由して、前記第2のダイヤモンド層の前記一方向における両端に夫々接続された第1及び第2の信号取り出し用電極から出力する工程と、前記第1の信号取り出し用電極から出力された電流値I及び第2の信号取り出し用電極から出力された電流値Iに基づいて前記ビームの入射位置を求める工程と、を有することを特徴とするビーム位置測定方法。 A surface electrode group composed of a plurality of surface electrodes formed so as to be arranged in one direction on one surface of the first diamond layer and at least the surface electrode group on the other surface of the first diamond layer are formed. Applying a bias voltage to a back electrode formed in a region opposite to the region where the surface electrode is formed, and carriers generated by a beam incident on the first diamond layer are applied to the surface electrode group by the bias voltage. Through the second diamond layer having a lower resistance than the first diamond layer and higher resistance than the surface electrode. And outputting from the first and second signal extraction electrodes respectively connected to both ends of the second diamond layer in the one direction, and outputting from the first signal extraction electrode. Beam position measurement method characterized by having the steps of determining the position of incidence of the beam on the basis of the current value I 2 output from current value I 1 and the second signal extraction electrodes. 前記ビームの入射位置を求める工程において、前記第1及び第2の信号取り出し用電極から出力された総電流値I(=I+I)に対する前記第1の信号取り出し用電極から出力された電流値Iの割合(I/I)、又は前記総電流値Iに対する前記第2の信号取り出し用電極から出力された電流値Iの割合(I/I)から前記ビームの入射位置を求めることを特徴とする請求項10に記載のビーム位置測定方法。 In the step of determining the incident position of the beam, the beam is output from the first signal extraction electrode with respect to the total current value I 0 (= I 1 + I 2 ) output from the first and second signal extraction electrodes. From the ratio (I 1 / I 0 ) of the current value I 1 or the ratio (I 2 / I 0 ) of the current value I 2 output from the second signal extraction electrode with respect to the total current value I 0, the beam The beam position measuring method according to claim 10, wherein an incident position is obtained.
JP2004039079A 2004-02-16 2004-02-16 Beam position monitor and beam position measuring method Expired - Fee Related JP4413031B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004039079A JP4413031B2 (en) 2004-02-16 2004-02-16 Beam position monitor and beam position measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004039079A JP4413031B2 (en) 2004-02-16 2004-02-16 Beam position monitor and beam position measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005229077A JP2005229077A (en) 2005-08-25
JP4413031B2 true JP4413031B2 (en) 2010-02-10

Family

ID=35003505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004039079A Expired - Fee Related JP4413031B2 (en) 2004-02-16 2004-02-16 Beam position monitor and beam position measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4413031B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4822261B2 (en) * 2006-01-06 2011-11-24 財団法人高輝度光科学研究センター Synchrotron radiation monitoring device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005229077A (en) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chefdeville et al. An electron-multiplying ‘Micromegas’ grid made in silicon wafer post-processing technology
EP0736780B1 (en) X-ray beam position monitor and its position measurement method
Saveliev et al. Silicon avalanche photodiodes on the base of metal-resistor-semiconductor (MRS) structures
Andriamonje et al. Development and performance of Microbulk Micromegas detectors
Amman et al. Three-dimensional position sensing and field shaping in orthogonal-strip germanium gamma-ray detectors
JP5096747B2 (en) Beam detection member and beam detector using the same
Komlenok et al. Diamond detectors with laser induced surface graphite electrodes
JPH10509509A (en) Ionizing radiation detector
Szeles et al. Ultra high flux 2-D CdZnTe monolithic detector arrays for x-ray imaging applications
JP4413031B2 (en) Beam position monitor and beam position measuring method
Pacilli et al. Beta particles sensitivity of an all-carbon detector
Bergonzo et al. Diamond as a tool for synchrotron radiation monitoring: beam position, profile, and temporal distribution
Luke et al. Germanium orthogonal strip detectors with amorphous-semiconductor contacts
WO2001007934A1 (en) Solid state radiation detector with tissue equivalent response
JP2007047007A (en) Beam position monitor and beam position measuring method
Evensen et al. Thin detectors for the CHICSi/spl Delta/EE telescope
KR100728082B1 (en) Diamond ultraviolet radiation sensor
Meinschad et al. GEM-based photon detector for RICH applications
Wulz et al. Realization of deep 3D metal electrodes in diamond radiation detectors
Buton et al. Comparison of three types of XPAD3. 2/CdTe single chip hybrids for hard X-ray applications in material science and biomedical imaging
Schulze-Briese et al. A CVD-diamond based beam profile monitor for undulator radiation
Morse et al. The spatial and energy response of a 3d architecture silicon detector measured with a synchrotron X-ray microbeam
Sellin et al. Spectroscopic response of coplanar diamond alpha particle detectors
Leroy et al. Charge sharing investigation in a Timepix3 (TPX3) detector through ion probing
Qian Avalanche Diamond Detector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091117

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131127

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees